C2PO: オフセットQAM-16を用いたコヒーレントコパッケージドオプティクスによるPAM-4を超える光I/O

科学分野:

• フォトニクスおよび光学工学
• 集積光学
• 高速通信システム

背景:

• コパッケージドオプティクス（CPO）は、高帯域幅、高密度、高エネルギー効率を必要とする将来のAIハードウェアにとって重要です。
• マイクロリング変調器（MRM）は、高密度波長分割多重（DWDM）送信機にとって、コンパクトなサイズとエネルギー効率を提供します。
• 200 Gb/sを超える速度を達成するには、高次の直交振幅変調（QAM）などの高度な変調形式が必要です。

研究 の 目的:

• MRMを高次変調形式に使用する実現可能性を実証すること。
• 400 Gb/sのデータレートに対応するMRMベースのコヒーレントCPO（C2PO）送信機を開発すること。
• MRMベースの送信機の性能と熱安定性を評価すること。

主な方法:

• オフセットQAM-16用のMRMベースの位相定数振幅変調器をシミュレートしました。
• 製造元提供のシリコンフォトニクスプロセスを使用して送信機の性能を評価しました。
• リンクレベルビットエラーレート（BER）モデリングと熱シミュレーションを実施しました。
• 25 Gb/s MRMベースのオフセットQAM-4を実証する概念実証チップを製造しました。

主要な成果:

• 11.87 dBmの光出力でオフセットQAM-16を使用した400 Gb/sを達成し、MZMベースのリンクと同等でした。
• 次元あたり0.64の入力正規化電界振幅コントラストを実証しました。
• 目標BERを達成するための熱安定性を検証しました。
• 概念実証チップは25 Gb/sのオフセットQAM-4を達成し、10-100倍のサイズ削減を示しました。

結論:

• MRMベースのC2PO送信機は、将来の超高帯域幅アプリケーションにとって実行可能なソリューションです。
• 提案された設計により、オフセットQAM-16などの高度な変調形式の効果的な実装が可能になります。
• MRM技術は、MZMベースのソリューションと比較して、サイズと電力の点で大幅な利点を提供します。